تحليل شامل لفوائد المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم التي تحل محل المحركات غير المتزامنة

بالمقارنة مع المحركات غير المتزامنة، تتمتع المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم بمزايا عامل الطاقة العالي، والكفاءة العالية، ومعلمات الدوار القابلة للقياس، وفجوة الهواء الكبيرة بين الجزء الثابت والدوار، وأداء التحكم الجيد، والحجم الصغير، والوزن الخفيف، والهيكل البسيط، ونسبة عزم الدوران / القصور الذاتي العالية ، وما إلى ذلك. وقد تم استخدامها على نطاق واسع بشكل متزايد في مجالات البترول، والصناعات الكيماوية، والنسيج، والتعدين، وأدوات الآلات CNC، والروبوتات، وما إلى ذلك، وهي تتطور نحو الطاقة العالية (السرعة العالية، عزم الدوران العالي)، والوظائف العالية والتصغير.
تتكون المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم من أعضاء ساكنة ودوارات. الجزء الثابت هو نفس المحركات غير المتزامنة، ويتكون من ملفات ثلاثية الطور ونوى الجزء الثابت. يتم تركيب مغناطيس دائم ممغنط مسبقًا على الدوار، ويمكن إنشاء مجال مغناطيسي في المساحة المحيطة دون طاقة خارجية، مما يبسط هيكل المحرك ويوفر الطاقة. تشرح هذه المقالة الفوائد الشاملة لتعزيز المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم بناءً على خصائص المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم.

1. المزايا البارزة للمحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم

(1) بما أن الدوار مصنوع من مغناطيس دائم، فإن كثافة التدفق المغناطيسي عالية، ولا يتطلب تيار إثارة، ويتم التخلص من فقدان الإثارة. بالمقارنة مع المحركات غير المتزامنة، يتم تقليل تيار الإثارة للملف الثابت وفقدان النحاس والحديد للدوار، كما يتم تقليل التيار التفاعلي بشكل كبير. نظرًا لأن الإمكانات المغناطيسية للجزء الثابت والدوار متزامنة، فإن قلب الجزء المتحرك لا يحتوي على فقدان أساسي للحديد الموجي، وبالتالي فإن الكفاءة (المتعلقة بالقدرة النشطة) وعامل الطاقة (المتعلق بالقدرة التفاعلية) أعلى من تلك الخاصة بالمحركات غير المتزامنة. تم تصميم المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم بشكل عام بحيث تتمتع بعامل قدرة وكفاءة عاليين حتى عند التشغيل تحت حمل خفيف.

عندما يكون معدل تحميل المحركات غير المتزامنة العادية أقل من 50%، تنخفض كفاءة التشغيل وعامل الطاقة بشكل ملحوظ. عندما يكون معدل تحميل محركات Mingteng المتزامنة ذات المغناطيس الدائم 25%-120%، فإن كفاءة التشغيل وعامل الطاقة لا تتغير كثيرًا، وتكون كفاءة التشغيل > 90%، وعامل الطاقة > 0.85. يكون تأثير توفير الطاقة ملحوظًا في ظل الحمل الخفيف والحمل المتغير والحمل الكامل.

(2) تتميز المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم بخصائص ميكانيكية صلبة نسبيًا وأكثر مقاومة لاضطرابات عزم دوران المحرك الناتجة عن تغيرات الحمل. يمكن تحويل قلب الدوار للمحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم إلى هيكل مجوف لتقليل القصور الذاتي للدوار، ويكون وقت البدء والكبح أسرع بكثير من المحرك غير المتزامن. إن نسبة عزم الدوران/القصور الذاتي العالية تجعل المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم أكثر ملاءمة للتشغيل في ظل ظروف الاستجابة السريعة من المحركات غير المتزامنة.
(3) حجم المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم أصغر بكثير من حجم المحركات غير المتزامنة، كما أن وزنها أخف نسبيًا. مع نفس ظروف تبديد الحرارة والمواد العازلة، تكون كثافة الطاقة للمحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم أكثر من ضعف كثافة المحركات غير المتزامنة ثلاثية الطور.
(4) تم تبسيط هيكل الدوار إلى حد كبير، مما يسهل صيانته ويحسن استقرار التشغيل.

نظرًا لأنه يجب تصميم المحركات غير المتزامنة ثلاثية الطور بعامل قدرة أعلى، فيجب أن تكون فجوة الهواء بين الجزء الثابت والعضو الدوار صغيرة جدًا. وفي الوقت نفسه، يعد توحيد فجوة الهواء أمرًا بالغ الأهمية أيضًا للتشغيل الآمن وضوضاء الاهتزاز للمحرك. لذلك، فإن متطلبات الشكل والتسامح للموضع وتركيز التجميع للمحرك غير المتزامن صارمة نسبيًا، كما أن حرية اختيار خلوص المحمل صغيرة نسبيًا. عادةً ما تستخدم المحركات غير المتزامنة ذات القواعد الأكبر محامل تشحيم حمام الزيت، والتي يجب ملؤها بزيت التشحيم خلال وقت العمل المحدد. سيؤدي تسرب الزيت أو ملء تجويف الزيت في غير الوقت المناسب إلى تسريع فشل المحمل. في صيانة المحركات غير المتزامنة ثلاثية الطور، تمثل صيانة المحامل نسبة كبيرة. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لوجود تيار مستحث في الجزء الدوار للمحرك غير المتزامن ثلاثي الطور، فإن مشكلة التآكل الكهربائي للمحمل كانت أيضًا موضع اهتمام العديد من الباحثين في السنوات الأخيرة.
لا تواجه المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم مثل هذه المشاكل. بسبب فجوة الهواء الكبيرة في المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم، فإن المشاكل المذكورة أعلاه الناجمة عن فجوة الهواء الصغيرة في المحرك غير المتزامن ليست واضحة في المحرك المتزامن. في الوقت نفسه، تستخدم محامل المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم محامل مشحمة مع أغطية غبار. تم إغلاق المحامل بكمية مناسبة من الشحوم عالية الجودة عند مغادرة المصنع. عمر الخدمة لمحامل المحرك المتزامن ذات المغناطيس الدائم أعلى بكثير من عمر المحرك غير المتزامن.
من أجل منع تيار العمود من تآكل المحمل، يعتمد محرك المغناطيس الدائم Anhui Mingteng تصميمًا عازلًا لمجموعة المحمل في نهاية الذيل، والذي يمكن أن يحقق تأثير عزل المحمل، والتكلفة أقل بكثير من تكلفة العزل المحمل. لضمان عمر الخدمة الطبيعي لمحمل المحرك، فإن الجزء الدوار لجميع محركات الدفع المباشر المتزامن ذات المغناطيس الدائم في Anhui Mingteng لديه هيكل دعم خاص، واستبدال المحامل في الموقع هو نفس استبدال المحركات غير المتزامنة. يمكن أن يؤدي استبدال وصيانة المحامل لاحقًا إلى توفير التكاليف اللوجستية وتوفير وقت الصيانة وضمان موثوقية الإنتاج للمستخدم بشكل أفضل.

2. التطبيقات النموذجية للمحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم التي تحل محل المحركات غير المتزامنة

2.1 تنظيم سرعة التردد المتغير محرك متزامن مغناطيسي دائم عالي الجهد وعالي الكفاءة ثلاثي الطور للمطحنة العمودية في صناعة الأسمنت
خذ المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم فائق الكفاءة TYPKK1000-6 5300kW 10kV البديل لتحويل المحرك غير المتزامن كمثال. هذا المنتج هو أول محرك مغناطيسي دائم محلي عالي الجهد يتجاوز 5 ميجاوات لتحويل الطاحونة العمودية مقدم من Anhui Mingteng لشركة مواد بناء في عام 2021. بالمقارنة مع نظام المحرك غير المتزامن الأصلي، يصل معدل توفير الطاقة إلى 8%، وزيادة الإنتاج يمكن أن تصل إلى 10%. متوسط ​​معدل الحمل 80%، وكفاءة محرك المغناطيس الدائم 97.9%، وتكلفة توفير الطاقة السنوية هي: (18.7097 مليون يوان ÷ 0.92) × 8% = 1.6269 مليون يوان؛ تكلفة توفير الطاقة خلال 15 عامًا هي: (18.7097 مليون يوان ÷ 0.92) × 8% × 15 عامًا = 24.4040 مليون يوان؛ يتم استرداد الاستثمار البديل خلال 15 شهرًا، ويتم الحصول على عائد الاستثمار لمدة 14 عامًا متتاليًا.

قدمت Anhui Mingteng مجموعة كاملة من معدات تحويل الطاحونة العمودية لشركة مواد بناء في Shandong (TYPKK1000-6 5300kW 10kV)

2.2 محرك متزامن ذاتي التشغيل ذاتي الجهد المنخفض وعالي الكفاءة وثلاثي الطور ومتزامن مع المغناطيس الدائم لخلاطات الصناعة الكيميائية
خذ المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم عالي الكفاءة TYCX315L1-4 160kW 380V البديل لتحويل المحرك غير المتزامن كمثال. تم توفير هذا المنتج من قبل Anhui Mingteng في عام 2015 لتحويل محركات الخلاط والكسارة في الصناعة الكيميائية. TYCX315L1-4 160kW 380V مناسب لظروف عمل الخلاط. من خلال حساب استهلاك الطاقة لكل طن لكل وحدة زمنية، قام المستخدم بحساب أن المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم بقدرة 160 كيلو واط يوفر كهرباء أكثر بنسبة 11.5% من المحرك غير المتزامن الأصلي بنفس الطاقة. بعد تسع سنوات من الاستخدام الفعلي، أصبح المستخدمون راضون جدًا عن معدل توفير الطاقة وارتفاع درجة الحرارة والضوضاء والتيار والمؤشرات الأخرى للمحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم Mingteng في التشغيل الفعلي.

قدمت Anhui Mingteng دعمًا لتعديل الخلاط لشركة كيميائية في Guizhou (TYCX315L1-4 160kW 380V)

3. القضايا التي يهتم بها المستخدمون

3.1 عمر المحرك يعتمد عمر المحرك بأكمله على عمر المحمل. يعتمد غلاف المحرك مستوى الحماية IP54، والذي يمكن زيادته إلى IP65 في ظل ظروف خاصة، مما يلبي متطلبات الاستخدام لمعظم البيئات المتربة والرطبة. في حالة ضمان محورية جيدة لتركيب تمديد عمود المحرك والحمل الشعاعي المناسب للعمود، فإن الحد الأدنى لعمر خدمة محمل المحرك هو أكثر من 20000 ساعة. والثاني هو عمر مروحة التبريد، وهو أطول من عمر المحرك الذي يعمل بالمكثف. عند التشغيل لفترة طويلة في بيئة متربة ورطبة، من الضروري إزالة المواد اللاصقة الملحقة بالمروحة بانتظام لمنع احتراق المروحة بسبب الحمل الزائد.

3.2 فشل وحماية المواد ذات المغناطيس الدائم
إن أهمية المواد ذات المغناطيس الدائم بالنسبة للمحركات ذات المغناطيس الدائم أمر بديهي، وتمثل تكلفتها أكثر من ربع تكلفة المواد للمحرك بأكمله. تستخدم مواد المغناطيس الدائم لمحرك المغناطيس الدائم Anhui Mingteng منتجات طاقة مغناطيسية عالية وإكراه جوهري عالي متكلس NdFeB، وتشمل الدرجات التقليدية N38SH، N38UH، N40UH، N42UH، إلخ. وقد صممت الشركة أدوات احترافية وتركيبات توجيه لتجميع الفولاذ المغناطيسي، و تم تحليل قطبية الفولاذ المغناطيسي المجمع نوعيًا بوسائل معقولة، بحيث تكون قيمة التدفق المغناطيسي النسبي لكل فتحة من الفولاذ المغناطيسي قريبة، مما يضمن تناسق الدائرة المغناطيسية وجودة تجميع الفولاذ المغناطيسي.
يمكن للمواد المغناطيسية الدائمة الحالية أن تعمل لفترة طويلة في ظل الحد الأقصى المسموح به لارتفاع درجة الحرارة لملف المحرك، ومعدل إزالة المغناطيسية الطبيعي للفولاذ المغناطيسي لا يزيد عن 1‰. تتطلب المواد المغناطيسية الدائمة التقليدية أن يتحمل طلاء السطح اختبار رش الملح لأكثر من 24 ساعة. بالنسبة للبيئات التي تعاني من التآكل التأكسدي الشديد، يحتاج المستخدمون إلى الاتصال بالشركة المصنعة لاختيار مواد مغناطيسية دائمة ذات تكنولوجيا حماية أعلى.

4. كيفية اختيار محرك المغناطيس الدائم ليحل محل المحرك غير المتزامن

4.1 تحديد نوع التحميل
الأحمال المختلفة مثل المطاحن الكروية ومضخات المياه والمراوح لها متطلبات أداء مختلفة للمحركات، لذا فإن نوع الحمولة مهم جدًا للتصميم أو الاختيار.
4.2 تحديد حالة تحميل المحرك في التشغيل العادي
هل يعمل المحرك بشكل مستمر عند التحميل الكامل أو الحمل الخفيف؟ أم أنه أحياناً حمل ثقيل وأحياناً خفيف، وما هي مدة دورة تغيير الحمل الخفيف والثقيل؟
4.3 تحديد تأثير حالات الحمل الأخرى على المحرك
هناك العديد من الحالات الخاصة لحالة تحميل المحرك الموجود في الموقع. على سبيل المثال، يحتاج حمل الحزام الناقل إلى تحمل قوة شعاعية، وقد يحتاج المحرك إلى التعديل من المحامل الكروية إلى المحامل الأسطوانية؛ إذا كان هناك الكثير من الغبار أو الزيت، فنحن بحاجة إلى تحسين مستوى حماية المحرك.
4.4 درجة الحرارة المحيطة
درجة الحرارة المحيطة في الموقع هي ما نحتاج إلى التركيز عليه أثناء عملية اختيار المحرك. لقد تم تصميم محركاتنا التقليدية من أجل درجة حرارة محيطة تبلغ 0~40 درجة مئوية أو أقل، لكننا غالبًا ما نواجه حالات حيث تكون درجة الحرارة المحيطة أعلى من 40 درجة مئوية. في هذا الوقت، نحتاج إلى اختيار محرك ذو طاقة أعلى أو محرك مصمم خصيصًا.
4.5 طريقة التثبيت في الموقع، أبعاد تركيب المحرك
طريقة التثبيت في الموقع، وأبعاد تركيب المحرك، وطريقة التثبيت في الموقع، وأبعاد التثبيت هي أيضًا بيانات يجب الحصول عليها، إما رسم مظهر المحرك الأصلي، أو أبعاد واجهة التثبيت، وأبعاد الأساس وموقع مساحة وضع المحرك. إذا كانت هناك قيود على المساحة في الموقع، فقد يكون من الضروري تغيير طريقة تبريد المحرك، وموقع صندوق توصيل المحرك، وما إلى ذلك.

4.6 العوامل البيئية الأخرى
العديد من العوامل البيئية الأخرى لها تأثير على اختيار المحرك، مثل الغبار أو التلوث الزيتي الذي يؤثر على مستوى حماية المحرك؛ على سبيل المثال، في البيئات البحرية أو البيئات ذات الرقم الهيدروجيني العالي، يجب أن يكون المحرك مصممًا للحماية من التآكل؛ في البيئات ذات الاهتزازات العالية والارتفاعات العالية، هناك اعتبارات تصميم مختلفة.
4.7 التحقيق في معلمات المحرك غير المتزامن الأصلي وظروف التشغيل
(1) بيانات اللوحة: الجهد المقنن، السرعة المقدرة، التيار المقنن، عامل الطاقة المقدر، الكفاءة، النموذج والمعلمات الأخرى
(2) طريقة التثبيت: الحصول على الرسم الأصلي لمظهر المحرك، وصور التثبيت في الموقع، وما إلى ذلك.
(3) معلمات التشغيل الفعلية للمحرك الأصلي: التيار، الطاقة، عامل الطاقة، درجة الحرارة، إلخ.

خاتمة
تعد المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم مناسبة بشكل خاص لتطبيقات البداية الثقيلة والتشغيل الخفيف. إن تعزيز واستخدام المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم له فوائد اقتصادية واجتماعية إيجابية وله أهمية كبيرة في الحفاظ على الطاقة وخفض الانبعاثات. من حيث الموثوقية والاستقرار، تتمتع المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم أيضًا بمزايا قيمة. يعد اختيار المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم عالية الكفاءة استثمارًا لمرة واحدة وله فوائد طويلة المدى.
تركز شركة Anhui Mingteng للمعدات الكهروميكانيكية ذات المغناطيس الدائم المحدودة (https://www.mingtengmotor.com/) على البحث والتطوير والإنتاج والمبيعات للمحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم فائقة الكفاءة لمدة 17 عامًا. تغطي منتجاتها مجموعة كاملة من الجهد العالي، والجهد المنخفض، والتردد الثابت، والتردد المتغير، والتقليدية، والمقاومة للانفجار، والدفع المباشر، والبكرات الكهربائية، والآلات المتكاملة، بهدف توفير قوة دافعة أكثر كفاءة للصناعات معدات.
تتمتع محركات Anhui Mingteng ذات المغناطيس الدائم بنفس أبعاد التثبيت الخارجي مثل المحركات غير المتزامنة المستخدمة حاليًا على نطاق واسع، ويمكن أن تحل محل المحركات غير المتزامنة بالكامل. بالإضافة إلى ذلك، هناك فريق فني محترف لتصميم وتزويد العملاء بحلول التحويل المجانية. إذا كنت بحاجة إلى تحويل المحركات غير المتزامنة، فلا تتردد في الاتصال بنا، وسوف نخدمك بكل إخلاص!